Question

化合物YX₂、ZX₂中，X、Y、Z的核电荷数小于18；X原子最外能层的p能级中有一个轨道填充了2个电子，Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数，且X和Y具有相同的电子层数；Z与X在周期表中位于同一主族。回答下列问题：

(1)X元素原子中核外电子占据最高能层的符号是___________，Y的轨道表示式为___________。

(2)ZX₂分子构型为___________。YX₂的电子式是___________，分子构型为___________，中心原子发生了___________杂化。

(3)Y与Z形成的化合物中化学键是___________键(填“极性”或“非极性”)，该分子属于___________分子(填“极性”或“非极性”)。

(4)Y的氢化物中分子构型为正四面体的是___________(填名称)，键角为___________，中心原子的杂化方式为___________。X的氢化物的分子构型为___________，中心原子的杂化方式___________

Answer

L V形 直线形 sp 极性 非极性 甲烷 109°28’ sp3 V形 sp3

【解析】

化合物YX2、ZX2中X、Y、Z的核电荷数小于18，三元素处于短周期，Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数，Y原子只能有2个能层，核外电子排布为1s22s22p2，故Y为C元素；X原子最外能层的p能级中有一个轨道充填了2个电子，外围电子排布为ns2np4，处于ⅥA族，且X和Y具有相同的电子层数，故X为O元素；Z与X在周期表中位于同一主族，则Z为S元素，据此分析解答。

(1)X为O元素，其电子排布式为1s22s22p4，核外有两个电子层，则原子中核外电子占据最高能层的符号是L，Y为C元素，原子核外电子排布为1s22s22p2，故其轨道表示式为；

(2)X为O元素，Z为S元素，ZX2为SO2，中心原子S的价层电子对数=2+=3，S原子采取sp3杂化，分子构型为V形；YX2为CO2，分子中C原子与O原子之间形成2对共用电子对，电子式是；中心原子C的价层电子对数=2+=2，C采用sp杂化，为直线形；

(3)根据分析，Y为C元素，Z为S元素，C与S形成的化合物是CS2，CS2中碳原子和硫原子之间存在极性键，CS2与CO2互为等电子体，具有相似的空间构型，也为直线形，分子中正负电荷中心重合，为非极性分子；

(4) Y为C元素，Y的氢化物中分子构型为正四面体的是甲烷，甲烷分子中碳原子含有4个共价单键，且不含孤电子对，所以碳原子采用sp3杂化，所以分子为正四面体形，键角为109°28′；X为O元素，X的氢化物为水，中心原子O的价层电子对数=2+=4，氧原子采取sp3杂化，分子构型为V形。